新年的香味!基于UHPLC-MS/MS揭示咖啡豆烘焙过程中脂质的动态变化
本文转自:“油料脂质分析实验室”微信公众号
今天分享一篇2023年9月发表在Food Research International ( IF =8.1 )的文章,题目是“Revealing the dynamic changes of lipids in coffee beans during roasting based on UHPLC-MS/MS”。该研究的共同通讯作者是来自中南民族大学周莉副教授与付海燕教授和中国农业科学院油料作物研究所的魏芳研究员。周莉副教授研究方向为脂质组学、代谢组学质谱新方法的构建及其在食药品种鉴定、产地溯源、疾病预防与调控中的应用。
● 1. 研究背景 ●
咖啡是世界上消费最多的饮料之一,其高营养价值和经济重要性使其非常受欢迎。独特的感官体验和宜人的风味强烈影响和决定咖啡饮料的质量,是最重要的消费参数。咖啡已被证明对人类健康具有有益作用,包括预防 2 型糖尿病、慢性肝病和某些类型的癌症,它可以作为我们乳制品生活中潜在的功能性食品。
2.1 咖啡烘焙和样品制备
2.2 脂质提取
将约2g咖啡粉悬浮于60mL MeOH/MTBE (1:2, v/v )、IPA/CH2Cl2(1:1, v/v ) 、MeOH/CH2Cl2 (2:1,v/v )和CH2Cl2/MeOH(2:1,v/v )不同溶剂中,室温下超声30分钟。随后,将混合物离心 10 分钟。离心后,将上清液转移至新管中,重复提取沉淀两次。然后将提取液收集在一起,用旋转蒸发仪真空蒸发(40℃,350kPa),残余物氮气下干燥至达到恒重。提取的脂质储存在?20°C 下直至进行脂质组学分析。
2.3 UHPLC 分析
采用Phenomenex Kinetex C18 色谱柱(100 × 2.1 mm,2.6 μm)和流动相(A:甲醇/水/乙腈 = 1:1:1,v/v/v;5 mM醋酸铵;B:乙腈/异丙醇 = 1:5,v/v; 5 mM 醋酸铵)用于分离咖啡粉中提取的脂质。并以负电离和正电离模式获取数据,质量范围为m/z 120–1800。
2.4 脂质鉴定
2.5 质量控制(Qc)
● 3. 结果与讨论 ●
脂质提取作为样品制备中的关键步骤,对于降低样品的复杂性和富集感兴趣的化合物具有重大影响。四种溶剂分别提取咖啡豆的脂质如Fig. 1所示,正离子模式和负离子模式下的总离子色谱(TIC)峰强度分别为Fig. 1A 和1B,可以看出MeOH/CH2Cl2 (2:1,v/v )提取的咖啡豆中脂质的TIC强度是最高的,Fig. 1C显示了四种提取溶剂的化学特征总量,这表明用MeOH/CH2Cl2 (2:1,v/v )提取的脂质样品中获得了最高数量的化学特征。综合考虑脂质覆盖率和响应强度,选择MeOH/CH2Cl2 (2:1,v/v )作为提取咖啡豆脂质的最合适溶剂。
Fig. 1. Total ion chromatography peak intensity of lipids detected of roasted coffee bean extracted by different solvents, in both (A) positive mode and (B)negative mode, (C) total number of chemical features.
Fig. 2. MS/MS fragmentation pathway of: (A) PC (16:0_18:2) (m/z 758.5694) in ESI (+) mode (B) PI (16:0_18:2) (m/z 833.5266) in ESI (-) mode; (C) TAG (16:0_18:2_18:2) (m/z 854.7363) in ESI (+) mode. PC: Phosphatidylcholine; PI:Phosphatidylinositol; TAG: Triacylglycerol.
Fig. 3. Lipid composition (%) of coffee bean at different roasting times. (A) 0 min; (B) 4 min; (C) 8 min; (D) 12 min; (E) 16 min.
Fig. 4. Heatmap of the metabolic variations of individual lipid subclasses during coffee bean roasting process.
Fig. 5. Trends of characteristic lipids during the roasting process. (A) PC (16:0_18:2); (B) PI (16:0_18:2); (C) TAG (16:0_18:2_18:2); (D) DAG (16:0_18:2). PC: Phosphatidylcholine; PI: Phosphatidylinositol; TAG: Triacylglycerol; DAG: Diacylglycerol.
Fig. 6. The score plots of orthogonal partial least squares discrimination analysis (OPLS-DA) pairwise comparisons of different groups of coffee bean. (A) 0 min vs. 4 min; (B) 4 min vs. 8 min; (C) 8 min vs. 12 min; (D) 12 min vs. 16 min.
Fig. 7. Upregulated and downregulated differential lipids in pairwise comparison. Red indicates an upward adjustment and green indicates a downward adjustment. (A) 0 min vs. 4 min; (B) 4 min vs. 8 min; (C) 8 min vs. 12 min; (D) 12 min vs. 16 min.
● 4. 总结 ●
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